声音的物理特性和量度课件

第二节声音的物理特性和量度

引言一、声音的发生、频率、波长和声速二、声功率、声强和声压和声压级三、分贝、声功率级、声强级四噪声的相加和相减小结第二节声音的物理特性和量度引言一、声音的发生、频率、波长和声速

当物体在空气中振动，使周围空气发生疏、密交替变化并向外传递，且这种振动频率在20～20000Hz之间，人耳可以感觉，称为声音。频率低于20Hz的为次声，高于20000Hz的为超声，它们作用到人的听觉器官时不引起声音的感觉，所以不能听到。声源在一秒钟内振动的次数为频率，记作f。单位为Hz。振动一次所经历的时间为周期，记作T，单位为s。频率和周期互为倒数，即T＝1／f一、声音的发生、频率、波长和声速

沿声波传播方向，振动一个周期所传播的距离，或在波形上相位相同的相邻两点间的距离称作波长，记为λ，单位为m。一秒时间内声波传播的距离叫声波速度，简称声速，记作C，单位为m/s,频率、波长和声速三者的关系是：沿声波传播方向，振动一个周期所传播的距离，或在波形上

二、声功率、声强和声压和声压级

1.声功率（w）

声功率是指单位时间内，声波通过垂直于传播方向某指定面积的声能量。在噪声监测中，声功率是指声源总声功率。单位为w。

2.声强（I）

声强是指单位时间内，声波通过垂直于声波传播方向单位面积的声能量。单位为w/s2。二、声功率、声强和声压和声压级

3.声压（P）和声压级（LP）

声波振动时空气压强必然比正常大气压力会有所增强或减弱,这种增强或减弱的压强,称为声压。声压单位为Pa。1Pa＝1N/m2,1atm=105Pa。

对于球面波和平面波：声压与声强的关系为3.声压（P）和声压级（LP）通常测量的噪声声压都是瞬时声压瞬时声压的均方根值称为有效声压。一般所说的声压就是指的有效声压。正常人刚刚能听到的最微弱声音的声压为2×10-5Pa，这个声压值称为人耳的“听阈”。使人耳产生疼痛感觉的声压，如飞机发动机噪声的声压为20Pa，称为人耳的“痛阈”。从听阈到痛阈，即从2×10-5Pa到20Pa，其间相差很大，达100万倍。通常测量的噪声声压都是瞬时声压经研究证实，人耳的声音感觉与声压大小成对数关系。因此用声压比的对数来表示声音的强弱,这就是声压级，即:式中：LP——声压级，单位是分贝，dB；

P——声压，帕，Pa；

P0——基准声压，规定为P0=2×10-5Pa(即听阈升压)。经研究证实，人耳的声音感觉与声压大小成对数关系。三、分贝、声功率级、声强级

1.分贝

所谓分贝是指两个相同的物理量之比取以10为底的对数并乘以10。分贝符号为“dB”，它是一个相对单位，没有物理量纲。分贝数越小，声音就越小。如人耳的听阈声压级是0分贝（产生声音感觉的最低值）三、分贝、声功率级、声强级

2.声功率级式中：Lw——声功率级（dB）；

W——声功率（w）；

W0——基准声功率，为10-12W。

3.声强级

式中：LI——声强级（dB）；

I——声强（W／m2）；

I0——基准声强，为10-12W／m2。2.声功率级四、噪声的相加和相减

1.噪声的叠加:两个以上独立声源作用于某一点，产生噪声的叠加。声能量是可以代数相加的，设两个声源的声功率分别为W1和W2，那么总声功率W总=W1+W2。而两个声源在某点的声强为I1和I2时，叠加后的总声强：I总＝I1＋I2

但声压不能直接相加四、噪声的相加和相减例:现有两个声音,它们的声压分别为P1、P2，声压级为LP1和LP2，求两声音叠加后的合成声压级LP。若LP1=LP2，则LP=？解：根据声压级的定义，可得：即即例:现有两个声音,它们的声压分别为P1、P2，声压级为LP1又据声压与声强的关系：所以：（两声音叠加后声压的平方等于单声压的平方和）所以：又据声压与声强的关系：所以：（两声音叠加后声压的平方等于单声故总声压级为：如LP1=LP2,即两个声源的声压级相等，则总声压级：故总声压级为：如LP1=LP2,即两个声源的声压级相等，则总当声压级不相等时，按上式计算较麻烦。可以利用图7-1查曲线值来计算。方法是：设LP1>LP2,LP1—LP2值按图查得ΔLP，则总声压级LP总＝LP1＋ΔLP

例1两声源作用于某一点的声压级分别为LP1=99dB。

LP2=93dB。由于LP1-LP2=6dB，查曲线得ΔLP＝1.0dB，因此LP总=99＋1.0=100dB

当声压级不相等时，按上式计算较麻烦。声音的物理特性和量度课件例2两声源作用于某一点的声压级分别为LP1=90dB。LP2=75dB。由于LP1-LP2=15dB，查曲线得ΔLP＝0.2dB，因此LP总=90＋0.2=90.2dB结论：①两个噪声相加，总声压级不会比其中任一个大3分贝以上；②两个声压级相差10分贝以上时，叠加增量可忽略不计。例2两声源作用于某一点的声压级分别为LP1=90

例如，有八个声源作用于一点，声压级分别为70、75、82、90、93、95、100dB，它们合成的总声压级可以任意次序查图7-1的曲线两两叠加而得。任选两种叠加次序如下：例如，有八个声源作用于一点，声压级分别为70、75、82、

2.噪声的相减噪声测量中经常碰到如何扣除背景噪声问题，这就是噪声相减的问题。通常是指噪声源的声级比背景噪声高，但由于后者的存在使测量读数增高，需要减去背景噪声。2.噪声的相减例：为测定某车间中一台机器的噪声大小，从声级计上测得声级为104dB，当机器停止工作，测得背景噪声为100dB，求该机器噪声的实际大小。例：为测定某车间中一台机器的噪声大小，从声级计上测得声级为1解：由题可知104dB是指机器噪声和背景噪声之和